80211概述及帧结构分析.doc

802.11概述及帧结构分析 AUTHOR: Jeffrey.zhu 目录： 1 802.11概述 2 拓扑结构及服务类型 3 帧格式 3.1 帧格式概述 3.2 MAC Header 3.3 帧类型 1 802.11概述 IEEE 802.11是一个协议簇，主要包含以下规范： 1）物理层规范：802.11b，802.11a，802.11g； 2）增强型MAC层规范：802.11i，802.11r，802.11h等； 3）高层协议规范：802.11f，802.11n，802.11p，802.11s等。 802.11中定义了三种物理层规范，分别是：频率跳变扩展频谱(FHSS)PHY规范、直接序列扩展频谱(DSSS)PHY规范和红外线(IR)PHY规范，由于物理层的规范与无线信息安全体系关系不大，故本文不对物理层做过多阐述。 802.11同802.3一样，主要定义了OSI模型中物理层和数据链路层的相关规范，其中数据链路层又可分为MAC子层和LLC子层，802.11与802.3的LLC子层统一由802.2描述。 2 拓扑结构及服务类型 WLAN有以下三种网络拓扑结构： 1）独立基本服务集(Independent BSS, IBSS)网络(也叫ad-hoc网络)； 2）基本服务集(Basic Service Set, BSS)网络； 3）扩展服务集(Extent Service Set, ESS)网络。 ad-hoc mode ? infrastructure mode ? 其中，ESS中的DS（分布式系统）是一个抽象系统，用来连接不同BSS的通信信道(通过路由服务)，这样就可以消除BSS中STA与STA之间直接传输距离受到物理设备的限制。 根据拓扑结构可以得出802.11的两类服务： 站点服务SS（每个STA都要有的服务）：认证（Authentication）、解除认证(Deauthentication)、加密(Privacy)、MSDU传递(MSDU delivery)； 分布式系统服务DSS（DS特有服务）：关联(Association)、解除关联(Deassociation)、分布(Distribution)、集成（Integration）、重关联(Ressociation)。 3 帧格式 3.1 帧格式概述 无线中的数据传播有如下相似的格式： 其中preamble是一个前导标识，用于接收设备识别802.11，而PLCP域中包含一些物理层的协议参数，显然Preamble及PLCP是物理层的一些细节。MAC层处理的是帧数据，截取上图中MAC头开始的部分构成MAC帧格式如下所示： MAC Header（MAC头）：Frame Control（帧控制域），Duration/ID（持续时间/标识），Address（地址域），Sequence Control（序列控制域）、QoS Control（服务质量控制）； Frame Body（帧体部分）：包含信息根据帧的类型有所不同，主要封装的是上层的数据单元，长度为0~2312个字节，可以推出，802.11帧最大长度为：2346个字节； FCS（校验域）：包含32位循环冗余码。 3.2 MAC Header 1）Frame Control（帧控制域）格式如下所示： l Protocol Version（协议版本）：通常为0； l Type（类型域）和Subtype（子类型域）：共同指出帧的类型； l To DS：表明该帧是BSS向DS发送的帧； l From DS：表明该帧是DS向BSS发送的帧； l More Frag：用于说明长帧被分段的情况，是否还有其它的帧； l Retry（重传域）：用于帧的重传，接收STA利用该域消除重传帧； l Pwr Mgt（能量管理域）：为1：STA处于power_save模式，0：处于active模式； l More Data（更多数据域）：为1：至少还有一个数据帧要发送给STA ； l Protected Frame：为1：帧体部分包含被密钥套处理过的数据；否则：0； l Order（序号域）：为1：长帧分段传送采用严格编号方式；否则：0。 2）Duration/ID（持续时间/标识）：表明该帧和它的确认帧将会占用信道多长时间；对于帧控制域子类型为：Power Save-Poll的帧，该域表示了STA的连接身份（AID, Association Indentification）； 3）Address（地址域）：源地址（SA）、